研究证实石墨烯扬声器通过热量发出声音

MEMS · 公众号 · · 2017-05-09 07:18

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传统的扬声器靠的是机械振动产生声音，原理是通过运动的线圈和膜片来回振动空气产生声波，这种技术在一个多世纪以来几乎没有任何改变。英国埃克塞特大学的研究人员设计了一种开创性的方法让石墨烯产生复杂和可控的声音信号。实际上这种方法是将扬声器、放大器和图形均衡器组合成微缩的芯片。这项研究报告发表在近期的《科学报告（Scientific Reports）》杂志中。

埃克塞特大学的研究人员的新技术不涉及任何振动部件。采用的石墨烯为材料的原子薄层通过交流电快速加热和冷却，并将这种热变化转移到空气使空气膨胀和收缩，从而产生声波。

尽管将热量转化为声音并不是什么先进技术，但埃克塞特研究小组首先证明，这种简单的过程也能完成声音频率混合，而声音的放大和均衡全部都可以在一毫米尺寸的芯片中实现。石墨烯本身物理性质表现完全透明，再加上芯片薄层无需运动就能产生复杂的声音，在能耗上又低于传统振动方式，这对新一代的视听技术来说确实是一个突破。

埃克塞特量子系统和纳米材料高级讲师大卫.霍斯尔（David Horsell）解释说：“热声（热传递转换称的声音）曾经被忽视，因为人们觉得它可用性不高。但我们发现通过控制石墨烯电流产生的热声，不仅可以改变它的音量，还能控制热声的频率，这些功能实现了，热声将能运用到很多领域中。”

霍斯尔博士补充说：“混频是石墨烯热声的运用关键，根据发声机制使我们可以采用两种或更多种不同的声源，将他们混合，从而有效地产生超声波（和次声），更令人兴奋的是，这种混频方式将更简单控制，这可能对电信行业是有利的，电信行业需要以这种方式组合信号，目前电信使用的方式相当复杂，而且成本很高。”

目前这项技术还正在进行深入研究和可行性测试当中。如果发展顺利，石墨烯热声扬声器将被运用在微型耳机、手机扬声器等小型扬声器中，亦可扩大到医疗领域和电信行业中。